(期末考试必备必考)计算机组成原理考试复习资料

计算机组成原理
复习资料
一．填空题
1．计算机系统的层次结构中，位于硬件系统之外的所有层次统称为___虚拟机___。

2．现在主要采用____总线_结构作为计算机硬件之间的连接方式。

3．以80386微处理器为CPU的微机是_32_的微计算机，486微机是_32_位的微计算机。

4．___JPEG__标准用于静态图像压缩，___MPEG__标准用于运动视频图像的压缩。

5．若[X]补=1000,则X= ____-8______。

6．设机器字长为8位，-1的补码用定点整数表示时为_____11111111_____，用定点小数表示时为___1。

0000000___。

7．8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是_____—27_____至____+27-1_____,前者的二进制补码表示为___10000000__，后者的二进制补码表示为___01111111_______。

8．汉字的___输入码_、_机内码__、_字模码_是计算机用于汉字输入、内部处理、输出的三种形式.
9．根据国标规定，每个汉字内码用__2个字节________表示。

10．汉字输入时，将汉字转换成计算机能接受的汉字____输入______码，它进入计算机后必须转换成汉字_____内_____码才能进行信息处理。

11．常见的汉字输入编码方案可以归纳为:__数字编码_、_拼音码_和_汉字字形码__等。

12．当浮点数的尾数为补码时，其为规格化数应满足的条件为_______数值位和符号位相反（或者是异或) _______。

13．采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位_不同_______，则表明发生了溢出.若结果的符号位为_____01_____，表示发生正溢出，若为__10________,表示发生负溢出.
14．浮点数运算时，当运算结果的尾数（尾数用补码表示）部分不是___00。

1/11.0_______的形式时，则应进行规格化处理。

当尾数符号位为__01/10________时,则要右规.当运算结果的符号位和最高有效位为____相同______时，需要左规。

15.主存储器的性能指标主要是__存储容量__、___存取时间__、存储周期和存储器带宽。

16。

半导体存储器分为_SRAM___、__DRAM__、只存存储器（ROM）和相联存储器等.
17.存储器芯片并联的目的是为了_____位__扩展，串联的目的是为了_字单元_扩展。

18.三级存储器系统是指__CACHE____、__M________、___外存_______这三级。

19．只存存储器ROM可分为____ROM______、_PROM_________、__EPROM________和
__EEPROM________四种.
20.双端口存储器和多体交叉存储器属于___并行_______存储器结构。

前者使用__空间并行________技术,后者采用___时间并行_______技术。

21.在多级存储体系中，cache的主要功能是___提高存储速度_______,虚拟存储器的主要功能是___扩大存储容量_______。

22。

虚拟存储器指的是___主存-外存_层次,它给用户提供了一个比实际___主存_______空间大得多的____虚拟地址______空间.
23.指令系统是计算机硬件所能识别的，它是计算机___软件和硬件____之间的接口。

24。

对指令中的___地址码____进行编码，以形成操作数在存储器中地址的方式称为___操作数的寻址方式____.
25.操作数直接出现在地址码位置的寻址方式是___立即____寻址。

26.寄存器寻址方式中，指令的地址码部分给出___寄存器号____，而操作数在___寄存器中____.
27.存储器间接寻址方式指令中给出的是___操作数地址____所在的存储器地址，CPU需要访问内存____二次___才能获得操作数。

28.计算机对信息进行处理是通过___执行程序____来实现的。

29.指令系统是计算机的__硬_____件语言系统，也称为_机器______语言。

30。

CPU的四个主要功能是：___顺序控制___、___操作控制___、__时间控制____、__数据加工____。

31.CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为___IR____，保存下一条指令地址的寄存器为__PC_____，保存CPU访存地址的寄存器为__AR_____.
32.操作控制器的功能是___从主存中取出指令，完成指令操作码译码，并产生相关的操作控制信号，以解释执行该指令___；控制器在生成各种控制信号时,必须按照一定的__时序_____进行，以便对各种操作实施时间上的控制.
33。

微程序控制器的核心部件是存储微程序的__控制存储器___，它一般由__ROM_____构成；它具有规整性、可扩展性等优点，是一种用__软件_____方法来设计___硬件____的技术；在
微程序控制中，计算机执行一条指令的过程就是依次执行一个确定的__微指令序列（微程序)_____的过程；在执行微程序时,取下一条微指令和执行本条微指令一般是_顺序_____进行的,而微指令之间是___重叠___执行的；因此，一条机器指令和微指令的关系是___一条机器指令对应一段微程序，而微程序由若干条微指令构成___。

34.微指令执行时，产生后续微地址的方法主要由__计数器方式__、__断定方式__、和结合方式。

任意指令周期的第一步必定是_取指令______周期；在同一微周期中的_不可以同时出现______的微命令，称为互斥的微命令;在同一个微周期中_可以同时出现______的微命令,称为相容的微命令。

35。

衡量总线性能的重要指标是__总线带宽____，它定义为总线本身所能达到的最高__传输速率____。

PCI总线的带宽可达___ 264MB / S ___。

36。

总线有___物理___特性，___功能___特性，电气特性，___机械___特性。

37。

在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是
停止 CPU访问主、周期挪用和DMA和CPU交替访问主存.
38.设 n = 8 （不包括符号位），则原码一位乘需做 8 次移位和最多 8 次加法，补码Booth算法需做 8 次移位和最多 9 次加法。

39.一个总线传输周期包括 a ．申请分配阶段 B．寻址阶段C．传输阶D．结束阶段40。

CPU采用同步控制方式时，控制器使用机器周和节拍组成的多极时序系统。

41。

在组合逻辑控制器中,微操作控制信号由指令操作码、时序和状态条件决定。

42。

为了运算器的高速性，采用了先行进位，阵列乘除法和流水线等并行措施。

43.相联存储器不按地址而是按__内容__访问的存储器，在cache中用来存放__行地址表__，在虚拟存储器中用来存放__页表和段表____。

44.硬布线控制器的设计方法是：先画出__指令周期__流程图，再利用__布尔代数__写出综合逻辑表达式，然后用__门电路、触发器或可编程逻辑__等器件实现.
45。

磁表面存储器主要技术指标有_存储密度_，_存储容量_，_平均存储时间_，和数据传输率。

46.DMA 控制器按其_组成结构_结构，分为_选择_型和_多路_型两种。

47。

数控机床是计算机在_自动控制_方面的应用，邮局把信件自动分拣是在计算机_人工智能_方面的应用.
48。

汉字的_输入码_、_内码_、_字模码_是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码.
49。

闪速存储器特别适合于_便携式_微型计算机系统，被誉为_固态盘_而成为代替磁盘的一种理想工具.
50。

主存储器的性能指标主要是_存储容量_、_存取时间_、存储周期和存储器带宽。

51.条件转移、无条件转移、转子程序、返主程序、中断返回指令都属于_程序控制类_类指令，这类指令在指令格式中所表示的地址不是_操作数_的地址，而是_下一条指令_的地址。

52。

从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型、_寄存器—存储器型_、_寄存器—存储器型_。

53。

运算器的两个主要功能是：_算术运算_，_逻辑运算_.
54。

PCI总线采用_集中式_仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与_中央仲裁器_相连。

55.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对_总线_的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和_I/O设备_之间进行.
56。

原码一位乘法中,符号位与数值位分开计算,运算结果的符号位等于相乘两数符号位的异或值。

57。

码值80H：若表示真值0，则为移码；若表示真值―128，则为补码。

58。

微指令格式分为水平型微指令和垂直型微指令，其中，前者的并行操作能力比后者强。

59.在多级存储体系中，Cache存储器的主要功能是匹配CPU和主存之间的速度.
60.在下列常用术语后面,写出相应的中文名称:VLSI(超大规模集成电路）， RISC(精简指令系统计算机), DMA(直接存储器存取）， DRAM（动态随机读写存储器)。

61.为了实现CPU对主存储器的读写访问，它们之间的连线按功能划分应当包括地址总线,数据总线、读写控制线.
62。

从计算机系统结构的发展和演变看，近代计算机是以存储器为中心的系统结构。

63。

设X= —0.1011,则［X]补为10101 。

64。

汉字的输入码、机内码、字形码是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。

65.数控机床是计算机在自动控制方面的应用,邮局把信件自动分拣是在计算机人工智能方面的应用。

66.计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类.
67.RISC的中文含义是精简指令系统计算机；CISC的中文含义是复杂指令系统计算机。

68。

对动态存储器的刷新有两种方式，它们是集中式刷新和分布式刷新。

69.在存储系统的Cache与主存层次结构中,常会发生数据替换问题，此时我们较常使用的替换算法有先进先出算法和近期最少使用算法等。

70.一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。

71按照总线仲裁电路的位置不同，可分为集中式仲裁和分布式仲裁。

二．名词解释
1.计算机系统：由硬件和软件两大部分组成，有多种层次结构。

2.主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。

3。

主存：用于存放正在访问的信息
4。

辅存：用于存放暂时不用的信息。

5.高速缓存：用于存放正在访问信息的付本.
6。

中央处理器:是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成.
7.硬件：是指计算机实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成.
8.软件：指看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

9。

系统软件:又称系统程序，主要用来管理整个计算机系统,监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。

10.应用软件：又称应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。

11。

源程序：通常由用户用各种编程语言编写的程序。

12。

目的程序：由计算机将其翻译机器能识别的机器语言程序。

13。

总线：是连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质.
14.系统总线:是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。

15。

通信总线：是指用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信)之间的通信的线路.
按传送方式分并行和串行。

串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送.并行通信是指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地. 16。

带宽:单位时间内可以传送的最大的信息量。

17.机器字长：是指CPU一次并行处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

18.主存容量：是指主存中存放二进制代码的总位数。

19.机器数：符号位数字化，0代表正数，1代表负数。

20。

定点数：小数点固定在某一位位置的数。

21。

浮点数：小数点的位置可以浮动的数。

22。

补码：带符号数据表示方法之一，正数的反码和原码相同，负数的反码是将二进制按位取反后在最低位再加1。

23。

溢出：在计算机中,超出机器字长，发生错误的结果。

24。

非编码键盘:采用软件判断键是否按下及设键、译键、计算键值的方法的键盘。

25.A/D转换器：它能将模拟量转换成数字量，是计算机的输入设备。

26.I/O接口:指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及器相应的软件控制.
27。

端口：指接口电路中的一些寄存器，用来存放数据信息、控制信息和状态信息.
28.中断：计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行转向对这些异常情况或特殊请求处理,处理结束后再返回到现行程序的间断处，继续执行源程序.
29.中断源:凡能向CPU提出中断请求的各种因素统称为中断源。

30.中断嵌套：计算机在处理中断的过程中，有可能出现新的中断请求，此时CPU暂停现行中断服务程序，转向新的中断请求,这种现象称为中断嵌套。

31。

优先级:为使系统能及时响应并处理发生的所有中断,系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别.
32.DMA方式：用硬件在主存与外设之间直接进行数据传送,不须CPU,用软件控制。

33.指令系统：将全部机器指令的集合称为机器的指令系统。

34。

寻址方式：是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关,而且直接影响指令格式和指令功能.
35。

指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成。

36.机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成。

37。

时钟周期：最基本时间单位，由主频决定。

38.微操作：在微程序控制器中,执行部件接受微指令后所进行的最基本的操作.
39.微指令：控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分，由微命令组成。

40。

微程序:存储在控制存储器中的完成指令功能的程序，由微指令组成.
41。

控制存储器:CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器.
三．简答题
1.说明计算机系统的层次结构。

计算机系统可分为:微程序机器级，一般机器级(或称机器语言级),操作系统级,汇编语言级,高级语言级。

2.请说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。

指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示,CPU 周期也称为机器周期,而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称为节拍脉冲或T周期）。

3.请说明SRAM的组成结构,与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？
SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。

4.请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。

程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制,优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU,准备输入输出的一种方法,它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。

5.Cache与主存之间的地址映像方法有哪几种？各有何特点?
映像方式有直接映像，全相联映像，组相联映像三种。

直接映像是每个主存块只能放到一个唯一对应的Cache块中，实现简单但Cache利用率低；全相联映像是每个主存块可以放到任何一个Cache块中,最灵活但实现的成本代价最大；组相联映像时每个主存块唯一对应一个cache组，但可放到组内任何一个块中，是前两种方式的折中.
6。

DRAM存储器为什么要刷新？有哪几种常用的刷新方法？
DRAM存储器采用电容存放信息，由于电容漏电，保存信息经过一段时间会丢失,故用刷新保证信息不丢失。

常用的刷新方法有集中式刷新和分布式刷新。

7。

CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能.
CPU有以下寄存器：①指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令.②程序计数器(PC）：用来确定下一条指令的地址。

③地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。

④缓冲寄存器（DR）：〈1〉作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。

<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。

〈3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。

⑤通用寄存器（AC):当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时,为ALU提供一个工作区.⑥状态条件寄存器（PSW）：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容.除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。

8。

RISC机器具有什么优点，试简单论述。

RISC是精简指令系统计算机,它有以下特点：①选取使用频率最高的一些简单指令,以及很有用但不复杂的指令。

②指令长度固定,指令格式种类少，寻址方式种类少。

③只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

④大部分指令在一个机器周期内完成。

⑤CPU中通用寄存器数量相当多。

⑥以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。

⑦一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作,以减少程序执行时间。

9.计算机存储系统分那几个层次？每一层次主要采用什么存储介质？其存储容量和存取速度的相对值如何变化？
分为高速Cache—-主存——辅存三级层次结构,容量从小到大，速度从高到低。

存储介质：Cache SRAM
10.静态存储器（SRAM）依靠什么来存储信息?为什么称为“静态"存储器？
静态存储器依靠双稳态电路的两个稳定状态来分别存储0和1。

这类存储器在电源正常情况下，可以长期保存信息不变(除非重新写入），不需要动态刷新，所以称为“静态”存储器。

11.简述寄存器间接寻址方式的含义,说明其寻址过程。

含义：指令中给出寄存器号,操作数的地址在寄存器中.寻址过程：从指令中取出寄存器号,找到对应的寄存器，以该寄存器内容作为地址访问主存，读出操作数.
12.微程序控制器怎么产生操作控制信号，这种控制器有何优缺点？
操作控制信号的产生：事先把操作控制信号以代码形式构成微指令，然后存放到控制存储器中，取出微指令时,其代码直接或译码产生操作控制信号。

优点：规整、易于修改和扩展；缺点：速度较慢
13.何谓串行传输,有何优缺点?适用什么场合?
串行传输是指用一条线按位串行传送数据
优点：线路成本低
缺点:传送速度慢
适用场合:主机与低速外设间的传送
远距离通信总线的数据传送
系统之间的通信总线的数据传送
14.何谓DAM方式?说明它的适用场合。

定义：由DMA控制器控制系统总线，直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传，传送期间不需要CPU程序干预。

适用场合：高速、批量数据的简单传送.
15。

何谓多重中断?如何保证它的实现?
多重中断：CPU在响应处理中断的过程中,允许响应处理更高级别的中断请求,这种方式称为多重中断。

实现方法：在中断服务程序的起始部分用一段程序来保存现场，送新屏蔽字以取屏蔽同级别和低纸别的中断请求、然后开中断，这样CPU就可响应更高级别的中断请求，实现多重中断.
1.冯诺依曼机主机主要特点。

错误!.计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

错误!.指令和数据一同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访.
○，3。

指令和数据均用二进制表示。

错误!.指令由操作吗和地址码组成,操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

错误!。

采用存储控制原理，指令在存储器内按顺序存放.通常指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

○，6。

机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传说通过运算器完成.
2.计算机硬件主要技术指标，软件定义与分类。

计算机硬件主要技术指标:机器字长、存储容量、运算速度、主频等。

软件定义:看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

分类：系统软件和应用软件。

3.计算机组成部分与个部分作用。

运算器:用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

存储器：用来存放数据和程序。

控制器：用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理器运算结果。

输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘、鼠标等。

输出设备：可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出等。

4.总线定义与分类方法,系统总线定义与分类方法.
总线
定义:总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

分类:片内总线系统总线通信总线
系统总线
定义:系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口)各大部件之间的信息传输线。

分类：数据总线地址总线控制总线
5。

什么是总线标准，目前流行的总线标准有哪些.
所谓总线标准可视为系统与各模块，模块与模块之间的一个互连的标准界面。

ISA总线、EISA总线、PCI总线、RS—232C总线、IEEE—488（并行通信总线又称GP—IP 总线）USB总线.
6.三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层次。

○，1主存特点：随机访问、速度快。

容量大。

用途：存放CPU使用的程序和数据。

辅存特点：容量大、速度慢、价格低、可脱机保存信息。

用途：存放大量后备数据
缓存特点:速度快、容量小、价格高用途：用于主存与辅存之间作为缓冲，正在使用的程序和数据的付本.
错误!缓存-----主存层次和主存—-—辅村层次。

7.半导体存储器RAM与ROM特点与用途。

RAM特点：可读可写掉电后信息丢失，存临时信息。

用途：主要做内存
ROM特点:只读不写掉电后信息不丢失，存长期信息。

用途：主要做控制存储器
8。

动态RAM与静态RAM特点与用途,DRAM刷新方式与主要优点。

静态RAM特点:信息读出后,仍保持其原有状态,不需要再生。

用途：用于Cache
动态RAM特点：靠电容存储电荷的原理来寄存信息。

用途：组成内存/主存。

DRAM刷新方式
集中刷新：集中刷新是在规定的一个刷新周期内对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读写操作。

分散刷新：分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成。

异步刷新：异步刷新是前两种方式的结合,它即可缩短“死时间”,又充分利用最大刷新间隔2ms的特点.
优点：单个MOS管组成，集成度高,速度较SRAM慢，价格低,
9。

Cache工作原理特点,地址映射方式与替换算法.
原理:利用程序访问的局部性，近期用到信息存于cache。

地址映射方式:直接映射、全相联映射、组相联映射、
替换算法：先进先出算法(FIFO）、近期最少使用算法(LRU）、随机法.
10。

主机与外设交换信息采用中断与DMA方式特点与应用场合.
中断方式：
特点：CPU与外设并行工作，效率高
应用场合：管理多种外设并行工作、进行实时处理、进行故障自动处理
DMA方式：
特点：
错误!从数据传送看，程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送。

错误!从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应,而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。

错误!程序中断方式有处理异常事件能力，DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送,如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等,可提高数据吞吐量。

错误!程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场；DMA方式不中断现行程序，无须保护现场.
○5DMA的优先级比程序中断的优先级高。

应用场合：高速设备如硬盘
11。

I/O端口与接口的区别，I/O接口分类方法。

端口：接口内部寄存器有I/O地址号。

一般分为数据口、命令口和状态口。

接口：若干端口加上相应的控制电路组成。

接口分类：按数据传送方式分串行接口和并行接口
按功能选择的灵活性分为可编程接口和不可编程接口
按通用性分为通用接口和专用接口
按数据传送的控制方式分为程序型接口和DMA接口。

12.中断处理过程分成哪两个阶段各完成哪些任务
响应阶段：关中断、保护断点地址、转入中断服务入口地址
处理阶段：保护现场、执行用户编写的中断服务程序、恢复现场。

13。

与中断方式比较MDA方式主要特点是什么。

错误!从数据传送看，程序中断方式靠程序传送,DMA方式靠硬件传送。

○，2从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应，而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。

错误!程序中断方式有处理异常事件能力,DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送，如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等，可提高数据吞吐量。

○4程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场;DMA方式不中断现行程序，无须保护现场。

错误!DMA的优先级比程序中断的优先级高.
14.什么是寻址方式，数据寻址方式有哪几种。

寻址方式：是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。